Versterkers: hoe werken ze?

Digitaal?
Tot dusver hebben we enkel gepraat over analoge versterkers. Die nemen dus een analoog ingangssignaal van ongeveer een halve tot maximaal iets van twee Volt en versterken dat naar enkele tientallen Volts en ettelijke Ampères stroomsterkte en dat stuurt dan je luidsprekers aan. Dat vereist een flink aantal forse en dure eindtransistoren en een even forse en dure voeding. Hoe meer vermogen zo’n versterker moet leveren, hoe forser en duurder de eindtransistoren en de benodigde voeding.
Daar komt dan ook nog eens bij, dat een analoge versterker niet erg efficiënt werkt: een groot gedeelte van de door de versterker opgesoupeerde energie draagt niet bij tot de eigenlijke signaalversterking, maar gaat verloren via warmte-uitstraling.
Een digitale of – juister – schakelende versterker is zowat het gouden ei. Die bestaat in essentie uit een krachtige voeding waarvan het uitgangssignaal gemoduleerd wordt door een stuursignaal. Dit werkt volgens het principe van de pulsbreedtemodulatie en levert een digitaal signaal op: eentjes en nulletjes. Daarover in een volgend artikel meer. Voorlopig zullen we hier volstaan met te zeggen dat het analoge ingangssignaal omgezet wordt in een binair signaal en dat schakelt op zijn beurt de voeding in een heel snel tempo aan en uit (miljoenen malen per seconde). Je krijgt op die manier een binair geschakeld signaal van ettelijke tientallen Volt en ettelijke Ampères stroomsterkte.
Het leuke is dat het binaire signaal zo in elkaar zit dat er dan alleen nog maar een analoog laagdoorlaatfilter achter moet en je hebt een analoog signaal dat rechtstreeks naar je luidsprekers kan. Zonder eindtransistatoren, zonder analoge versterking die allerlei storingen en fouten introduceert. Een dergelijke schakelende versterker is in feite meer een voeding dan een echte versterker.
Het wordt nog leuker: schakelende versterkers zijn goedkoper te construeren, compacter en genereren heel wat minder warmte dan hun analoge concurrenten. Waarom heeft dan niet elke fabrikant van versterkers de analoge versterkertechniek overboord gegooid? Wij voorspellen dat er dat aan zit te komen.
Een probleem is, dat het schakelend gedrag van "digitale" versterkers zijn eigen speciale vorm van storingen met zich meebrengt en die zijn vooral te horen in het gebied van de hoge tonen. Dat verhinderde tot dusver, dat dit type versterkers bruikbaar was voor hifi-doeleinden. Overigens hebben veel mensen bezwaar tegen de term ‘digitale versterker’ omdat zo’n versterker immers nog altijd een analoog ingangssignaal aanneemt en ook een analoog uitgangssignaal aflevert. Vandaar dat men tegenwoordig liever over ‘klasse D’-versterkers spreekt. Er waren slechts een handvol fabrikanten die toch hifi-kwaliteit met klasse D voor elkaar kregen met behulp van bedrijfseigen technieken. Vaak veranderde men dan ook om commerciële redenen de klasse. Zo bestaat er bijvoorbeeld een "klasse T" van de producent Tripath die in feite gewoon een bedrijfseigen versie is van klasse D. Producten die geconstrueerd werden met bedrijfseigen klasse D-technologie zijn echter peperduur.

Hypex UcD400 ‘digitale’ versterker

Daar is nu verandering in gekomen. Er zijn vrij goedkope klasse D-versterkermodules zoals de Hypex UcD180 en UcD400 te koop die een hoog vermogen leveren aan een werkelijk adembenemend hoge kwaliteit. Daarover geven we meer uitleg in een volgend artikel.

Hypex UcD400 kast en voeding